Расчёт помехоустойчивости радиоканала с кодовым разделением ортогонального и неортогонального типа

Если через радиоканал передаётся последовательность дискретных символов длительностью Т со скоростью V=lim_T→∞I/T, где I – количество информации, содержащееся в последовательности символов, то предельное зна­чение скорости передачи информации является пропускной способностью радио­канала [1]:

Из этого следует, что пропускная способность полностью определяется:

• основанием кода, m;
• скоростью передачи элементарного символа, I/T;
• вероятностью приёма элементарного символа.

Современные радиосистемы передачи информации, как правило, являются многоканальными, то есть позволяют передавать по одной линии, включающей передатчики, приёмники, антенны и фидеры, сообщения от многих независимых источников [2].

Приём информации в радиоканале с N-канальным уплотнением осуществляется корреляционным приёмником на фоне флуктуационных шумов со спект­ральной плотностью мощности N₀. При этом внешние помехи ослаб­ляются приёмником приблизительно в количество раз, равное базе В. Исходя из заданных требований к радиоканалу по качеству приёма информации, необходимо адаптивно управлять параметрами на передатчике. В каждом канале при наличии помех Р_П, отношение сигнал–шум принимает следующий вид [3]:

где, Р_Ш=N₀*∆f. Согласно выражению помехоустойчивости:

где ε=P_ck/P_шη, помехоустойчивость монотонно возрастает и ограничивается ε.

Использование ортогональных сигнально-кодовых конструкций (СКК) позволяет принципиально по-новому решать вопрос помехоустойчивости (см. рис. 1).

При использовании широкополосных сигналов вероятность ошибки в символе имеет вид [4]:

где Р – мощность сигнала, В – его база,  σ²_n – средняя плотность мощности помехи. Но данное выражение всё же не позволяет произвести оценку радиоканала с кодовым разделением на помехозащищённость и помехоустойчивость, поскольку не предусмотрена многоканальность в полосе частот.

Указанная на рисунке 1 заштрихованная область – область полезности, в которой обеспечивается максимальная помехоустойчивость при минимальных энергетических затратах. При использовании m-последовательностей, которые не являются ортогональными, показатель помехоустойчивости в радио­канале с кодовым разделением определяется по формуле:

где δ1, δ2 и δ – среднее значение квадрата корреляции сигналов и помех.

Таким образом, максимальная помехоустойчивость такого радиоканала имеет линейную зависимость, согласно статье «Помехозащищённость радио­систем со сложными сигналами» [3], от пропускной способности:

Следовательно, помехоустойчивость в радиоканалах с кодовым уплотнением и не использующих ортогональных СКК будет зависеть не только от энергии, затрачиваемой на передатчике в каждый канал, но также будет обуславливаться исключительно свойствами самой используемой СКК. Таким образом, для повышения способности радиоканалов по помехозащищённости необходимо использовать ортогональные последовательности, а в частности нелинейные кодовые последовательности (НКП). Следует отметить, что по свойствам ортогональности для решения данной задачи могут также использоваться последовательности Уолша, но их недостаток – в крайне небольшом ансамбле, что недопустимо при использовании в радиоканалах с высокими требованиями к скрытности радиоинтерфейса.

Таким образом, при разработке перспективных радиоканалов повышенной оперативности необходимо использовать НКП, что обеспечит независимость помехоустойчивости от пропускной способности. Данная зависимость при этом будет наблюдаться исключительно от энергетических затрат ε:

Следовательно, как показано на рисунке 2, при увеличении помеховой обстановки в радиоканале помехоустойчивость будет зависеть исключительно от отношения сигнал–шум при B = const, без потери в скорости передачи информации.

Изменение частоты при определённых условиях является эффективным путём повышения помехозащищённости радиоэлектронных средств, но всё же такое не всегда возможно из-за ограничений выделенного спектра. Поэтому при разработке радиосистем передачи информации изначально важно присутствие определённого запаса по помехоустойчивости, которое необходимо учесть в силу факта взаимных помеховых влияний при любом распределении выделенных радиочастот.

Литература

1. Лёзин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем. М. Радио и связь. 1986. 280 с.
2. Калашников Н.И., Крупицкий Э.И., Дороднов И.Л., Носов В.И. Под ред. Калашникова Н.И. Системы радиосвязи: Учебник для вузов. М. Радио и связь. 1988. 352 с.
3. Тузов Г.И., Сивов В.А., Прытков В.И. и др. Под ред. Тузова Г.И. Помехозащищённость радиосистем со сложными сигналами. М. Радио и связь. 1985. 264 с.
4. Пестряков В.Б., Кузнецов В.Д. Радиотехнические системы: Учебник для вузов. М. Радио и связь. 1985. 376 с.